量子力学1Bのシラバス情報

科目名称
Course title(Japanese)
量子力学1B 科目番号
Course number
22PHQUM302
科目名称(英語)
Course title(English)
Quantum Mechanics (1-B)
授業名称
Class name
量子力学1B
教員名 長嶋 泰之
Instructor Yasuyuki Nagashima
開講年度学期 2022年度 後期
Year/Semester FY2022 winter semester
曜日時限 土曜4限
Class hours
開講学科
Department
理学部第二部 物理学科
外国語のみの科目
(使用言語)
Course in only foreign
languages (languages)
-
単位
Course credit
2.0 授業の主な実施形態
Main class format
ハイフレックス型授業/Hybrid-Flexible format
概要
Descriptions
素粒子物理学から原子物理学や物性物理学に至るまで、現在の物理学の根幹をなす量子力学を学ぶ。キャリアとの関係では、研究者あるいは技術者に必要な物理学の基礎を学ぶことができる。
目的
Objectives
量子力学の考え方やシュレーディンガー方程式の解法、波動関数や演算子の取り扱い等を身につける。
本学科のディプロマポリシー「理論的に思考する能力の基礎を作る」に該当する科目である。
到達目標
Outcomes
1.シュレーディンガー方程式を解いて、電子の運動について記述できるようになる。
2.量子力学の表現方法を理解する。
3.位置座標、運動量、角運動量、スピンなどの量子力学的な取り扱いができるようになる。
4.原子を量子力学的に理解できるようになる。
履修上の注意
Course notes prerequisites
量子力学1Bの理解のためには量子力学1Aの知識が必要不可欠である。また、修得に時間がかかるので、常に手元に教科書や参考書、ノートを置いておき、時間が許す限り勉強するように心がけること。
アクティブ・ラーニング科目
Teaching type(Active Learning)
課題に対する作文
Essay
- 小テストの実施
Quiz type test
-
ディベート・ディスカッション
Debate/Discussion
- グループワーク
Group work
-
プレゼンテーション
Presentation
- 反転授業
Flipped classroom
-
その他(自由記述)
Other(Describe)
-
準備学習・復習
Preparation and review
授業前に、下記の教科書や参考書を読んでおくこと。授業後はノートと下記の教科書や参考書を読んで十分復習すること。
成績評価方法
Performance grading
policy
定期試験の成績による。出席状況は成績評価に加味されない。
学修成果の評価
Evaluation of academic
achievement
・S:到達目標を十分に達成し、極めて優秀な成果を収めている
・A:到達目標を十分に達成している
・B:到達目標を達成している
・C:到達目標を最低限達成している
・D:到達目標を達成していない
・-:学修成果の評価を判断する要件を欠格している

・S:Achieved outcomes, excellent result
・A:Achieved outcomes, good result
・B:Achieved outcomes
・C:Minimally achieved outcomes
・D:Did not achieve outcomes
・-:Failed to meet even the minimal requirements for evaluation
教科書
Textbooks/Readings
・教科書を使用する場合は、MyKiTS(教科書販売サイト)から検索・購入可能ですので以下のURLにアクセスしてください。
https://gomykits.kinokuniya.co.jp/tokyorika/
 
・Search and purchase the necessary textbooks from MyKiTS (textbook sales site) with the link below.
https://gomykits.kinokuniya.co.jp/tokyorika/
参考書・その他資料
Reference and other materials
上記の教科書以外に、優れた量子力学の参考書が多数ある。どれかひとつを手元に置き、徹底的に読みこなすことが大切である。
量子力学・朝永振一郎・みすず書房・1969年
量子力学・メシア・東京図書・1971年
量子力学・ランダウ・リフシッツ・東京図書・1984年 
量子力学・ディラック・岩波書店・1968年
基礎からの量子力学・上村洸、山本貴博・裳華房・2013年
授業計画
Class plan
[]内は準備学習、復習に必要な時間の目安
1  水素原子1
 (準備学習)スカラーポテンシャル、ベクトルポテンシャルの復習をする。[2時間]
 水素原子のシュレーディンガー方程式について理解する。
 (復習)水素原子のシュレーディンガー方程式を導出することができる。[2時間]
2  水素原子2
 (準備学習)水素原子のシュレーディンガー方程式の復習をする。[2時間]
 水素原子の波動関数について理解する。
 (復習)水素原子の波動関数を導出しその意味を説明することができる。[2時間]
3   ゼーマン効果
 (準備学習)スカラーポテンシャル、ベクトルポテンシャルの復習をする。[2時間]
 ゼーマン効果について理解する。
 (復習)ゼーマン効果について説明することができる。[2時間]
4   物理量と期待値1
 (準備学習)これまでに習った演算子をまとめる。[2時間]
 物理量と演算子の関係について理解する。
 (復習)物理量と演算子の関係について説明することができる。[2時間]
5   物理量と期待値2
 (準備学習)逆行列、エルミート行列などについて復習する。[2時間]
 エルミート演算子を理解する。
 (復習)エルミート演算子について説明することができる。[2時間]
6   物理量と期待値3
 (準備学習)行列の固有値の復習をする。[2時間]
 関数空間と物理量の行列表現を学ぶ。
 (復習)関数空間と物理量の行列表現について説明することができる。[2時間]
7   物理量と期待値4
 (準備学習)関数空間と物理量の行列表現の復習をする。[2時間]
 演算子の交換関係を学ぶ。
 (復習)演算子の交換関係の意味について説明することができる。[2時間]
8   物理量と期待値5
 (準備学習)演算子の交換関係の復習をする。[2時間]
 振動量子の生成消滅演算子について学ぶ。
 (復習)振動量子の生成消滅演算子について説明することができる。[2時間]
9   角運動量1
 (準備学習)古典力学における角運動量の復習をする。[2時間]
 角運動量の量子力学的な取り扱いを学ぶ。
 (復習)角運動量の量子力学的な取り扱い方法について説明することができる。[2時間]
10  角運動量2
 (準備学習)角運動量の量子力学的な取り扱いの復習をする。[2時間]
 スピン角運動量を学ぶ。
 (復習)スピン角運動量演算子について説明することができる。[2時間]
11  角運動量3
 (準備学習)スピン角運動量演算子の復習をする。[2時間]
 スピン角運動量を学ぶ。
 (復習)スピンを表す波動関数について説明することができる。[2時間]
12  角運動量4
 (準備学習)演算子の交換関係について復習をする。[2時間]
 角運動量の交換関係を学ぶ。
 (復習)角運動量演算子の交換関係について説明することができる。[2時間]
13  角運動量5
 (準備学習)角運動量演算子の交換関係を復習する。[2時間]
 角運動量の合成を学ぶ。
 (復習)角運動量の合成について説明することができる。[2時間]
14  多粒子系
 (準備学習)これまで習った内容を復習をする。[2時間]
 多粒子系のシュレーディンガー方程式を解く。
 (復習)多粒子系の波動関数を求めることができる。[2時間]
15  到達度評価
 (準備学習)学んだ全内容を総復習する。[20時間]
 これまでの理解度を到達度評価により評価する。
教職課程
Teacher-training course
本科目は、教育職員免許状取得(教科:理科)に必要な教科に関する科目の「物理学」区分に該当します。
ただし、教科に関する科目区分については、入学年度により異なるため、各自、入学年度または適用となる年度の学修簿により確認をしてください。
実務経験
Practical experience
-
教育用ソフトウェア
Educational software
-
備考
Remarks
本科目は卒業必修科目であり、かつ教職必修科目である。
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